搅拌摩擦加工加入SiC粒子的TA2纯钛表面改性

在TA2工业纯钛表面通过搅拌摩擦加工,利用搅拌旋转产生的纯钛表面塑形变形过程使SiC粒子进入材料表面基体组织,实现改善工业纯钛表面硬度及其耐磨性的目的。文章研究了搅拌摩擦加工后TA2工业纯钛显微组织特征,对比分析了TA2工业纯钛加入SiC粒子的搅拌摩擦加工区与未加入SiC粒子的搅拌摩擦加工区摩擦磨损及电化学腐蚀性能。结果表明:TA2工业纯钛表面经加入SiC粒子的搅拌摩擦加工后,SiC粒子被成功加入材料表层基体组织,搅拌加工区晶粒发生了剧烈的塑性变形、破碎,实现加工区组织结构的致密化和细化;经加入SiC粒子的搅拌摩擦加工后TA2工业纯钛抗摩擦磨损性能明显提高,但电化学腐蚀性能有小幅下降。     

水下搅拌摩擦加工纯铜及其合金的显微组织演变和摩擦性能（英文）

对工业纯铜(纯度99.8%)和铜锌合金(黄铜)进行水下搅拌摩擦加工。搅拌摩擦加工的刀具呈螺纹锥状,由碳化钨制成,其转速为1800 r/min,横移速度为4 mm/min,将试样浸泡在带循环系统的水箱中。为了评估加工次数对样品显微组织和力学性能的影响,进行6道次加工。采用光学显微镜对商业纯铜样品的显微组织进行研究,结果表明,加工后材料的晶粒尺寸明显减小。同时,样品横截面的硬度较母材增高。水下搅拌摩擦加工样品的X射线衍射谱与母金属的相比,其峰值更短、更宽,谱的背景增大,表明形成非晶/超细晶组织。采用针-盘法对试样的磨损行为进行研究,结果表明,与母材相比,加工后试样的摩擦因数降低。磨损和硬度试验结果表明,水下搅拌摩擦加工可显著提高工业纯铜和黄铜的耐磨性和硬度。     

TA2工业纯钛表面搅拌摩擦加工组织及性能

对TA2工业纯钛成功实现了搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing, FSP),研究FSP后搅拌区、热机影响区、热影响区组织特征,对比分析FSP加工区与母材的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明：TA2工业纯钛表面经FSP后,搅拌区晶粒发生了剧烈的塑性变形、混合和破碎,实现组织结构的致密化、均匀化和细化;加工区平均硬度相对母材提高37.5%,当摩擦磨损圈数分别为1000、1500、2000 r时,摩擦磨损质量损失分别比母材减少31.4%、36.6%和46.4%,经FSP后TA2工业纯钛表面硬度和抗摩擦磨损性能明显提高     

微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。     

具有梯度纳米/微米晶表层的工业纯钛变形和断裂机制（英文）

通过室温表面机械碾磨处理(SMGT),获得从表面到基体具有梯度纳米/微米尺度晶粒的纯钛试样。与未处理纯钛相比,经表面机械碾磨处理(SMGT-treated)的纯钛强度有所提高,塑性介于超细晶与粗晶纯钛之间。表面机械碾磨处理纯钛的拉伸应力-应变曲线具有双加工硬化指数特性;同时,随着应变的增加,其加工硬化率逐渐减小,初始屈服阶段的变形由梯度纳米/微米晶表层主导,后期变形由粗晶心部支配。断口形貌分析表明,表面机械碾磨处理纯钛的变形机制属于韧性断裂并伴有大量韧窝。基于裂纹尖端的塑性区尺寸分析可知,梯度纳米/微米晶表层由于具有较高的加工硬化指数及强度,使韧窝尺寸比粗晶心部的更加细小。     

加工参数对搅拌摩擦加工AZ31镁合金组织和力学性能的影响

研究了4mm厚AZ31镁合金板材搅拌摩擦加工工艺.在加工速度为100mm/min,转速为500～1500r/min条件下获得了表面平整、无宏观缺陷的加工面.搅拌区的晶粒尺寸相对于母材得到了明显的细化,并且随着转速的增加,搅拌区的晶粒逐渐增大,显微硬度逐渐降低,符合霍尔-佩齐公式.在应变速率为5×10-3s-1的条件下了进行室温拉伸,结果发现,加工后搅拌区细晶组织的抗拉强度相对于母材有所降低,但伸长率得到提高.     

化学气相沉积MT-TiCN和HT-TiCN涂层的摩擦磨损性能

采用中温化学气相沉积(Medium Temperature Chemical Vapor Deposition MT-CVD)和高温化学气相沉积(High Temperature Chemical Vapor Deposition HT-CVD)在WC-Co硬质合金基体上沉积TiCN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜表征涂层的显微组织结构,采用纳米压痕仪测试涂层的硬度,采用往复式多功能摩擦磨损试验机(UMT-3T)和表面轮廓仪研究MT-TiCN和HT-TiCN涂层的摩擦磨损性能。结果表明:HT-TiCN涂层比MT-TiCN涂层C/N比大,晶粒尺寸较小,硬度较高。MT-TiCN涂层表面晶粒呈透镜状,表面较为粗糙,摩擦系数较大。HT-TiCN涂层由透镜状晶粒和细小的等轴晶组成,表面较为光滑,摩擦系数较小。MTTiCN涂层磨损机制除磨粒磨损外,还包括粘着磨损和氧化磨损;HT-TiCN涂层磨损机制主要是磨粒磨损。HT-TiCN涂层晶粒形貌特殊、硬度较高、摩擦系数较小,因此,耐磨性比MT-TiCN涂层更好。     

晶化处理后化学镀Ni-P镀层摩擦-磨损性能（英文）

利用化学镀在YL113铝合金表面制备了非晶态Ni-P镀层,通过SEM、EDS和XRD等手段表征了其在不同温度下晶化处理后表面形貌、化学元素含量和物相组成。分析了晶化处理温度对镀层硬度的影响,并用HSR-2M型往复摩擦磨损试验机考察了Ni-P镀层磨损机制。结果表明,当晶化处理温度升高时,镀层晶粒尺寸逐渐增大,镀层中形成了以Ni为主的化合物,在350℃时硬度最高;350以后,如果晶化温度继续升高,晶粒尺寸增大,表现出以Ni的衍射峰强度增加的反霍佩琪效应;随晶化处理温度升高,镀层摩擦系数先增大后减小,在350℃时摩擦系数最小,磨损性能最好。晶化处理温度低于350℃、在350℃、高于350℃时的磨损机制分别为磨粒磨损、粘着磨损+磨粒磨损、粘着磨损。     

含氮气氛FSP表面改性纯钛的微结构和织构

本文研究了含氮气氛下FSP表面改性纯钛的微结构和织构。结果表明：FSP纯钛搅拌区为等轴晶粒,靠近AS侧和RS侧的动态再结晶晶粒平均晶粒尺寸为2.29μm,近表面和中心区受温升和摩擦搅拌的综合作用,平均晶粒尺寸分别长大至6.48μm和8.64μm。FSP热机影响区呈梯度分布,靠近搅拌区部分晶粒细化破碎严重;远离搅拌区部分,原始晶粒变形小,以形变孪生机制为主。AS侧、底部和RS侧的热机影响区宽度分别为900μm,700μm和480μm。热机影响区内主要形成{10-12}拉伸孪晶。搅拌针形状是FSP纯钛微区织构演变的重要影响因素,搅拌区晶粒的c轴接近于PD方向。受搅拌区晶粒细化和加工硬化共同作用,搅拌区硬度整体高于母材,硬度最大值达到223.7HV_0.5。     

晶粒尺寸对CoCrNi中熵合金力学性能、摩擦磨损性能及腐蚀性能的影响

采用电子背散射衍射仪和扫描电子显微镜研究晶粒尺寸对等摩尔比CoCrNi中熵合金力学性能、摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响。结果表明：相比较于铸态样品(粗晶，123.56μm)，再结晶样品(细晶，5.93μm)具备更优异的强韧化协调性能，其抗拉强度达816.46 MPa，伸长率达59.15%。这归因于晶界面积的增加和退火孪晶的出现，使变形过程中位错滑移受阻。细晶样品的摩擦磨损性能显著提高，摩擦因数、磨损率和磨损体积均降低(分别降低约63.5%、54.7%和54.7%)，这是由于在摩擦磨损过程中其氧化膜相较于粗晶粒氧化膜表现更加稳定。在中性、酸性和碱性溶液中，细晶样品的自腐蚀电位分别提高0.041、0.005和0.049 V；而自腐蚀电流则分别降低2.88×10^-8、0.34×10^-5和2.82×10^-8 A，且其表面形成更致密、更厚的钝化膜。因此，细晶样品在中性、酸性和碱性溶液中具有更优异的耐腐蚀性能。这是由于细晶导致晶界长度增大，从而减小自腐蚀电流，而且晶界密度的增加有利于Cr元素的扩散，产生更多的形核位置形成钝化膜。     

Microstructural evaluation and tribological properties of underwater friction stir processed CP-copper and its alloy

Underwater friction stir processing was performed on commercially pure copper with a purity of 99.8% and a copper-zinc alloy (brass). The tool was made of tungsten carbide in the threaded cone form. Friction stir processing was performed at a tool rotational speed of 1800 r/min and a tool transverse speed of 4 mm/min while the samples were immersed in a water tank with a water circulation system. In order to evaluate the effect of the number of process passes on the microstructure and mechanical properties of the samples, this process was continued for up to 6 passes. Microscopic studies using light microscopy on commercially pure copper samples show significant decrease in grain size. Likewise, the hardness of the cross-sectional area shows an increase more than the base metal. The X-ray diffraction pattern of the underwater friction stir processed samples in comparison to that of the base metal exhibits shorter and wider peaks, while the background of the pattern is increased. The sum of these factors represents the formation of an amorphous/ultrafine grained structure. Also, the wear behavior of the samples was investigated by means of pin-on-disk method and the results show that the friction coefficient of processed samples is decreased compared to that of the base metal. The results of wear and hardness tests show that the underwater friction stir processing can significantly improve the wear resistance and hardness of commercially pure copper and brass.     

泥浆泵高铬铸铁材料激光淬火技术及其摩擦磨损性能研究

目的提高高铬铸铁的耐磨性能。方法采用CO_2激光器对高铬铸铁工艺试样进行表面激光淬火,利用MMW-1A型摩擦磨损试验机研究激光淬火后试样在磨粒介质条件下的摩擦学性能,并对试样的表面摩擦系数以及磨损率进行测量与分析。结果淬火后试样表层组织被细化,由表及里可分为淬硬区、热影响过渡区和基体区。与基体相比,淬硬层硬度显著提高,最高硬度出现在次表层,可达1105.7HV。当摩擦磨损试验达到稳定状态时,淬火后的试样表面摩擦系数均比未淬火的低,当淬火带间距为1 mm时摩擦系数最小,其值为0.3左右,而未淬火的试样表面摩擦系数高达0.65。相同磨损时间下,激光淬火试样均比未淬火试样的磨损率小,当淬火带间距为1 mm时,磨损率最小,耐磨性最佳。结论激光淬火技术有效地提高了高铬铸铁材料的耐磨性能,延长了泥浆泵缸套的使用寿命。     

TC21钛合金表面无氢渗碳层耐磨性分析

将经过预处理的TC21钛合金试样置入真空渗碳炉中进行渗碳。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及显微维氏(HV)硬度仪、摩擦磨损试验机,对渗碳层的物相结构、组织形貌、硬度和耐磨性进行分析。结果表明:经渗碳处理后,通过渗层组织可判定没有氢化物,XRD未检测发现氢化物及含H相,出现了Ti C等碳化物相,表面硬度提高了2.66倍。渗碳前Ti/Ti对磨的摩擦系数约为0.6,渗碳后Ti C/Ti C的摩擦系数约为0.23,渗碳体与原始表面的摩擦系数介于二者之间。TC21钛合金对磨两方经渗碳处理,改善了摩擦性能;如Ti/Ti部件对磨时,渗碳方可提高耐磨性,非渗碳件在与渗碳件对磨中,加剧了非渗碳件的磨损。渗碳也改变了TC21钛合金部件之间的摩擦状态,TC21基体由Ti基/Ti球之间的粘着磨损变为Ti基/Ti C球磨粒磨损+剥层磨损。     

Fe3Al基摩擦材料的初步研究

采用粉末冶金工艺，设计制备了Fe3Al基摩擦材料，并对该材料的物理、力学性能、摩擦磨损性能和抗氧化性能与某铁基摩擦材料进行对照分析测试。借助磨损表面扫描图像和能谱分析。分析了该材料的磨损形式。探讨了其磨损机理。结果表明：该材料有较好的力学性能和摩擦磨损性能，相对于铁基摩擦材料有优良的抗氧化性能。有不同于铁基摩擦材料的摩擦磨损行为。其摩擦机理为：低速轻载条件下以疲劳磨损和磨粒磨损形式为主，高速重载条件下呈现轻微粘着磨损和疲劳磨粒磨损的混合磨损形式。     

Tribological behavior and wear mechanism of resin-matrix contact strip against copper with electrical current

The resin-matrix pantograph contact strip （RMPCS）, which has excellent abrasion resistance with electrical current and friction-reducing function, was developed in view of the traditional contact strips with high maintenance cost, high wear rate with electrical current and severe damage to the copper conducting wire. The characteristics of worn surfaces, cross-section and typical elemental distributions of RMPCS were studied by scanning electron microscopy （SEM） and energy dispersion spectrometry （EDS）. The wear behavior and arc discharge of RMPCS against copper were investigated with self-made electrical wear tester. The results show that the electrical current plays a critical role in determining the wear behavior, and the wear rate of the RMPCS against copper with electrical current is 2.7-5.8 times higher than the value without electrical current. The wear rate of the contact strip increases with the increase of the sliding speed and electrical current density. The main wear mechanism of RMPCS against copper without electrical current is low stress grain abrasive and slightly adhesive wear, while arc erosion wear and oxidation wear are the dominate mechanism with electrical current, which is accompanied by adhesive wear during the process of wear.     

镧对Cu/Ti3SiC2/C/MWCNTs/Graphene/La纳米复合材料摩擦学性能的影响

本研究采用真空热压及热等静压方法制备Cu/Ti3SiC2/C/MWCNTs/Graphene/La纳米复合材料,采用摩擦磨损试验机研究对磨材料为GCr15时,镧含量对Cu/Ti3SiC2/C/MWCNTs/Graphene/La纳米复合材料的摩擦学性能的影响。研究了镧含量、正应力及旋转速度对纳米复合材料摩擦学行为的影响并揭示其相互作用机理,采用正交试验分析、方差分析及极差分析法来分析镧含量、正应力及旋转速度的相互作用。采用扫描电镜和能谱仪观察并分析磨损表面及磨削的形态及成分组分。研究结果表明镧对纳米复合材料的摩擦磨损性能起到首要作用,当镧的质量分数为0.05%时,复合材料的磨损机理为磨粒磨损、剥层磨损和氧化磨损,而当镧的质量分数为0.1%和0.3%时,复合材料的磨损机理为粘着磨损和氧化磨损。     

TC4合金和P110油管钢摩擦磨损性能的比较

对TC4合金和P110油管钢在不同温度下的摩擦磨损性能进行对比研究,分析其摩擦系数、磨损率和磨痕形貌随温度的变化规律,探讨磨损机制.结果表明:P110油管钢的耐磨性明显优于TC4合金,TC4合金的耐磨性随温度的升高无显著变化,磨痕呈犁沟形貌,在较低温度时的磨损机制为剥层磨损、黏着磨损和疲劳磨损,在较高温度时为剥层磨损、黏着磨损和氧化磨损;P110油管钢耐磨性随温度的升高而降低,在较低温度时磨痕呈磨坑形貌,磨损机制为剥层磨损和磨粒磨损,在较高温度时磨痕形貌呈犁沟形貌,主要为剥层磨损、黏着磨损和氧化磨损.     

Effect of Rotation Rate on Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Processed Ni-Fe-Based Superalloy

In this work,friction stir processing (FSP) was applied to the high-strength and high-melting-point Ni-Fe-based superal-loy (HT700) for the first time with negligible wear of the stir tool.Different rotation rates were chosen to investigate the effect of heat input on microstructure and tensile properties at different temperatures of friction stir processed Ni-Fe-based superalloy.The results showed that with increasing rotation rate,the percentage of high-angle grain boundaries and twin boundaries gradually decreased whereas the grain size initially increased and then remained almost constant;the difference in tensile properties of FSP samples with rotation rates of 500-700 rpm was small attributing to their similar grain size,but the maximum strength was achieved in the FSP sample with a rotation rate of 400 rpm and traverse speed of 50 mm/min due to its finest grain size.More importantly,we found that the yield strength of all FSP samples tensioned at 700 ℃ was enhanced clearly resulting from the reprecipitation of γ'phase.In addition,the grain refinement mechanism of HT700 alloy during FSP was proved to be continuous dynamic recrystallization and the specific refinement process was given.     

CuAlBi合金摩擦磨损性能的研究

采用MMU-5G摩擦磨损试验机测试了QuAlBi合金在不同载荷和摩擦速度下摩擦系数的变化规律，并测出各对应条件下的磨损量。结果表明：合金的摩擦系数随载荷的增加先减小再增大，随着速度的增加而减小；其磨损量随速度、载荷的增加而增大。犁沟是主要的磨损失效形式。